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1、本钢钢集团团有限公司BENXI STEEL GROUP CORPORATION氧气、氮气、氩气安全运行制氧厂2015年8月2制氧厂2氧气、氮气、氩气制取方式与工艺简介 二三氧气、氮气、氩气气体特性氧气管道检修相关事宜 四目 录氮气管道检修相关事宜 五氩气管道检修相关事宜 六区域安全要求 七制氧厂设备配置 一制氧厂3一、制氧厂设备配置 制氧厂共有七套制氧机组,两台3200 m/h机组,两台6000 m/h机组,一台20000 m/h机组,一台35000 m/h机组,一台 50000 m/h机组,氧气生产能力123400 m/h,氮气的生产能力 199000 m/h ,氩气生产能力2900 m/h
2、 ,主要为炼钢转炉、 炼铁高炉、焦化干熄焦的氧氮氩气的供应。制氧厂4(一)工业生产中采用的空气分离方法二、氧气、氮气、氩气制取方式与工艺简介 1.深度冷冻法:又称“低温法”,是目前应用最为广泛的空气分 离方法,在国内外的制氧行业中占统治地位。2.吸附法:让空气通过分子筛吸附塔,利用分子筛对空气中的氧 、氮组分选择性吸附而使空气分离获得氧气。3.膜分离法:利用有机聚合膜的选择渗透性,从气体混合物中将 氧、氮分离,获得富氧气体。制氧厂5(二)外压缩工艺流程简介二、氧气、氮气、氩气制取方式与工艺简介 1.外压缩工艺流程简图制氧厂6原料空气经过滤器除去灰尘和机械杂质,进入空气压缩机加压, 空气冷却塔降
3、温,然后再进入分子筛吸附器除去水分、二氧化碳及 碳氢化合物,最后进入分馏塔进行分离,分离过程主要是利用膨胀 机制冷,将空气降温,降到-183度时,氧液化在上塔的下部取出; 降到-186度,氩液化在上塔的中部取出,由于氮气的液化温度-196 度,它在上塔顶部取出,要想取出高纯度的产品,这三种成分在精 馏塔内,经过了多次冷凝和多次蒸发,最终取得99.6%的氧气, 99.999%的氮气,氩是90%的粗氩,这部分粗氩在经过粗氩塔除氧, 精氩塔除氮,最后取得99.999%的液氩产品。二、氧气、氮气、氩气制取方式与工艺简介 2.外压缩工艺流程简介制氧厂71. 氧气气体特性三、氧气、氮气、氩气气体特性 氧气
4、是一种无色、无嗅、无味的气体,密度为1.429Kg/m,液氧 汽化比例为1:800,化学性质活泼,是强氧化剂、助燃剂、助燃易爆, 非常容易与可燃气体、乙炔及碳氢化合物混合形成爆炸性混合物。2. 氮气气体特性氮气为无色、无嗅、无味的惰性气体,其密度为1.28Kg/m,液氮 汽化比例为1:648。当空气中氮含量增高,人的呼吸就困难。若吸入 纯氮气,会因缺氧而造成“氮气窒息”,人会立即失去知觉,而患者 事先没有任何不舒服的感觉。制氧厂83. 氩气气体特性三、氧气、氮气、氩气气体特性 氩气是一种无色无味的惰性气体。其密度为1.78Kg/m,液氩 汽化比例为1:785。其化学性质十分不活泼,不能燃烧也不
5、能助燃。 氩气造成窒息症状为呼吸急促和喘息,迅速疲乏呕味和恶心,并先失 去知觉,严重时因缺氧而死亡。制氧厂(一) 氧气管道检修安全措施91.准备工作:氧气管道检修作业前,要制定详细作业方案和安全 措施,方案必须涵盖联系、确认、挂牌等相关方面的内容,并确定 作业安全责任人,比较重大的检修项目,经公司主管部门批准,方能 实施。2.切断气源:检修前的准备工作具备后,通知责任单位切断氧 气的来源,关闭阀门停止氧气供应,并在阀门处挂禁止开启的警示 牌。3.泄压:缓慢开启氧气管道末端排放阀门开始泄压,泄压点选 择时不能在室内,即使在室外排放也要设置警戒,挂牌告知周边人 员。4.插盲板:在检修处最近法兰位置
6、断开,并插上盲板,使检修 管道与氧气管道完全脱离开,避免阀门关不严,氧气泄漏到检修位 置。四、氧气管道检修相关事宜制氧厂(一) 氧气管道检修安全措施101.准备工作:氧气管道检修作业前,要制定详细作业方案和安全 措施,方案必须涵盖联系、确认、挂牌等相关方面的内容,并确定 作业安全责任人,比较重大的检修项目,经公司主管部门批准,方能 实施。2.切断气源:检修前的准备工作具备后,通知责任单位切断氧 气的来源,关闭阀门停止氧气供应,并在阀门处挂禁止开启的警示 牌。3.泄压:缓慢开启氧气管道末端排放阀门开始泄压,泄压点选 择时不能在室内,即使在室外排放也要设置警戒,挂牌告知周边人 员。4.插盲板:在检
7、修处最近法兰位置断开,并插上盲板,使检修 管道与氧气管道完全脱离开,避免阀门关不严,氧气泄漏到检修位 置。四、氧气管道检修相关事宜制氧厂115.吹扫置换:用氮气或空气对管道进行吹扫置换,使氧气管道 内的含氧量在19.5%-23%之间,作业前必须经专人化验,合格后方可 作业。 6.通气源:作业结束后,抽盲板,恢复法兰,通入氮气或空气 升压查漏,如果没有泄漏,将管道压力升到压差小于0.3MPa,即可开 启氧气阀门,同时置换管道内气体,直至氧气纯度合格。四、氧气管道检修相关事宜制氧厂(二) 氧气管道检修注意事项121.凡是涉及到整个气体管网检修,应由公司专业部室统一指挥, 各单位必须指定专人,对检修
8、前的操作进行逐项确认,确认合格后方 可操作。2.氧气管道、阀门及管件要求:无裂纹、鳞皮等,接触氧气的表 面必须彻底除去毛刺、焊瘤、焊渣、铁锈和其他可燃物,保持内壁光 滑清洁,管道的除锈应进行到出现本色为止。在安装过程中及安装后 应采取有效措施,防止可燃物、铁屑、焊渣、砂土及其他杂物遗留在 管内,同时防止受到油脂污染。3.开关氧气阀门时,一定要缓慢进行,避免流速超标。4.更换的管道、阀门时,物件表面上油脂残留率应小于125mg/m2 。 5.焊接时必须采用氩弧焊打底,避免出现焊渣,造成氧气管道着 火。四、氧气管道检修相关事宜 制氧厂135.检修、操作人员衣物、手套、工具(白钢或铜质),严禁沾 有
9、油脂,严禁带压操作。 6.严禁用氧气试压,在试压要缓慢进行,专人操作、监护。7.氧气严禁在室内排放,室外排放时设置警戒,挂牌告知周边 人员。8.检修时如需进入氧气管道内部作业,必须使用空气进行置换 。四、氧气管道检修相关事宜制氧厂(三)氧气管道检修的重点提示 141.氧气流速不能超标氧气流速超标有两种原因:一是操作阀门过快,造成流速超标 ;二是在倒换阀门时,没有合理分配气流,使氧气总流量超出管道 允许范围。目前公司氧气管网材质为碳钢,运行压力在1.1-1.6MPa之间, 允许的最高流速为15米/秒。流速一旦超出安全值,高速气流夹带焊 渣、铁锈与管壁摩擦形成静电、高温,导致管道燃烧。钢铁技术 2
10、002第3期刊发的一篇文章介绍,当氧气管线始点、终点压力分别 为2.8MPa、1.7MPa:管道中掺入氧化铁皮,流速达到53米/秒时即开 始燃烧;掺入焊渣,流速在44米/秒,管道开始发红;掺入烟煤,流 速在13米/秒,管道就开始燃烧。四、氧气管道检修相关事宜 制氧厂152.禁止油脂混入。在一定的温度、浓度下,氧气能与油脂反应,反应放出的热量会 引起油脂自燃。氧气管道在安装之前,必须进行严格的酸洗、 脱脂 处理,油脂残留率应小于125mg/m2。 酸洗、脱脂后管道用不含油的 干燥空气 或氮气吹净。氧气管道安装施工后较长时间未投运,应充 干燥氮气进行保护,以防潮湿空气使管道生锈。氧气阀门更换前,要
11、 对阀门解体脱脂,防止阀门填料函、阀座等部位夹带油脂,氧气阀门 、阀杆丝扣的润滑严禁用普通油脂,要用等级较高的硅油、硅脂。四、氧气管道检修相关事宜 制氧厂163.杜绝杂质残留。氧气管路焊接时应采用氩弧焊打底,并按 GBJ 235、GBJ 236标 准的有关规定上升一级处理。氧气管道施工完毕后吹扫要彻底,不 留死角,吹扫气体选用干燥无油空气或氮气,且流速不小于20ms 。为防止杂物进入阀体,吹扫时阀门位置用直管连接,在调节阀前 应设计相应的过滤器,防止铁锈、杂物卡住调节阀。阀门后均应连 接一段其 长度不短于5倍管径、且不小于15m的铜基合金 或不锈 钢管道,防止着火。四、氧气管道检修相关事宜 制
12、氧厂(四)氧气泄漏处理 171.当发现氧气管道泄漏后,要立即向上级报告,同时在泄漏区 域设置警戒。2.通知责任单位,停止氧气供应。3.现场强制通风(室内开门开窗)进行置换,稀释氧气浓度, 禁止动火、吸烟,不得穿带钢钉的皮鞋。4.时刻监控周边氧气浓度,在大于23%的情况下,不得启动电气 设备及车辆通行。5.禁止无关人员靠近泄漏部位,由专业人员,穿戴防静电工作 服、工作鞋进入现场处理,必要时必须佩带空气呼吸器进入处理事 故。6.不得带压紧固螺栓、更换阀门、打卡子,即使你使用的是铜 质工具。四、氧气管道检修相关事宜 制氧厂18案例一:安徽某单位氧气管道爆炸事故 2005年4月14日, 安徽省某公司机
13、动科组织气动调节阀更换作业 。作业人员关闭了管线两端阀门切断气源,然后松开气动调节阀法兰 螺栓,在松螺栓过程中发现阀门没有关紧,仍有漏气现象,又用F型扳 手关闭进气阀门。在漏气情况消除后,作业人员拆卸掉故障气动调节 阀,换上经脱脂处理的新调节阀并全开,当开启截止阀约23s后听到 一声沉闷巨响,从防爆墙另一侧的前后喷出大火。 张某想转身关阀,受 大火所阻,即快速跑向车间,通知相关人员采取紧急措施,切断了氧气 来源,此时已晚,现场作业人员共有8人,其中7人死亡。(3人当场死 亡,4人经医院抢救无效后死亡)四、氧气管道检修相关事宜 制氧厂19事故原因分析:1.开启阀门速度过快,造成氧气流速过高,高速
14、气流与管件摩擦 产生静电。 2.新更换的调节阀内脱脂不完全,可能残留的油脂超出标准。3.管内存在氧化铁皮、焊渣等杂质,受到高速气流冲击形成静电 火花。四、氧气管道检修相关事宜可燃物、助燃物、着火源是燃烧必须具备的三个要素。氧化铁皮 、油脂是可燃物,由于静电火花及反应热影响,在氧气助燃作用下, 引起强烈的燃烧,并放出大量的热,氧气管道由于急剧的燃烧,管壁 达到熔化状态,气体体积瞬间急剧膨胀而引起爆炸。制氧厂四、氧气管道检修安全措施及注意事项 氧气管线爆炸图片 制氧厂四、氧气管道检修安全措施及注意事项 氧气管线爆炸图片 制氧厂222005年3月,某厂一名青年焊工在工作时衣服沾上了大量灰尘,便 随手
15、将旁边割炬上的氧气橡胶管拆下,用氧气吹扫衣服上的灰尘,当 其解开帆布工作服纽扣进行吹扫时,突然“轰”的一声,工作服起火 燃烧,造成这名青年焊工被烧伤。 与此事故类似情况在另一工厂也有发生。一名检修工人在氧气放 散区域进行作业,停工期间到吸烟处吸烟。当他刚把打火机点燃时, 突然“轰”的一声,工作服起火燃烧,造成此工人被烧伤。案例二:“自燃”事故 四、氧气管道检修相关事宜 制氧厂23事故原因:这是两起违反氧气使用安全规程所发生的事故。青年焊 工用氧气吹扫衣服灰尘,由于喷射出的纯氧流速很快,与其身上的化纤 内衣剧烈摩擦产生静电火花,衣服在富氧状态下猛烈燃烧而发生了烧伤 事故。另一工人发生事故是由于其
16、衣物内氧气浓度极高,遇到打火机明 火后,衣物在氧气助燃作用下产生燃烧。大量事故教训告诉我们,氧气管道检修及操作,必须按照安全规程 操作,决不能有一点疏忽,否则极易造成群死群伤的重大事故。对之前 讲述的安全措施、注意事项,公司各单位应严格贯彻执行。四、氧气管道检修相关事宜 制氧厂24(一)氮气管道检修的安全措施1.准备工作:氮气管道检修作业前,要先制定详细作业方案和安全 措施,方案必须涵盖联系、确认、挂牌等相关方面的内容,并确定作 业安全责任人,比较重大的检修项目,经公司主管部门批准,方能实 施。(办理危险介质停送等审批)2.切断气源:关闭检修位置两端阀门,并在关闭阀门处挂禁止开 启的警示牌。3.泄压:在检修管道的末端,选择高处位置泄压,但泄压点不得 在室内。泄压要专人负责,在上风处携带测氧仪监护,禁止无关人员 靠近。4.插盲板:在检修点最近位置的阀门或法兰处断开,插入盲板, 以免氮气泄露,造成人员伤亡。5.通气源:作业结束后,抽盲板,恢复法兰,开阀门通入气源。五、氮气管道检修相关事宜 制氧厂25(二)氮气管道检修的注意事项1.检修单位与气体